CN105015691A - 一种电动助力车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力车，包括一车架、一根据驾驶者施加到踏板的脚踏力而驱动旋转的链轮、一用于驱动车轮的飞轮以及一用于提供辅助脚踏力的电动力的助力电机，还包括：挂设于链轮和飞轮之间的环状的力传递机构，该力传递机构可循环转动构成一力传递通路；在所述力传递通路上设置的用于支撑所述力传递机构的支撑机构，该支撑机构在力传递机构将链轮的转矩传递给飞轮时承受力传递机构所施加的力；电子控制单元，基于所述支撑机构所受到的力和/或力的变化，控制所述助力电机的运行而输出电动力。

Description

一种电动助力车

技术领域

本发明涉及具备电动机的电动助力车，电动机用于针对人踩踏自行车踏板产生的踏力，辅助基于踏力的驱动力，从而减轻骑车人员尤其在上坡时的负担。

背景技术

已公知有如下的电动助力车，即，具有蓄电池等蓄电装置以及由该蓄电装置供电的电动机，用于检测驾驶者通过踏板向链轮提供的脚踏力，电动机根据脚踏力传感器的输出进行电动驱动力的辅助提供，使得即使在上坡等情况下也能够轻松地行驶。脚踏力的检测，是这一类电动助力车的关键所在。

现有技术中已有的方法是利用一扭矩传感器，此传感器装配于两曲柄中间的轴承上，用来感知曲柄轴扭矩，电机根据此信息而输出助力扭矩。此类传感器以及安装在曲柄机构上的设计，机构复杂，零部件多，体积大，而且价格高，单独一个传感器的价格可达到整车的1/3甚至更多。

另外，这种电动助力车还具有在操作制动杆或者反向踩踏时对电动机进行再生制动控制的配置。

发明内容

本发明的第一方面提出一种电动助力车，包括一车架、一根据驾驶者施加到踏板的脚踏力而驱动旋转的链轮、一用于驱动车轮的飞轮以及一用于提供辅助脚踏力的电动力的助力电机，还包括：

挂设于链轮和飞轮之间的环状的力传递机构，该力传递机构可循环转动构成一力传递通路；

在所述力传递通路上设置的用于支撑所述力传递机构的支撑机构，该支撑机构在力传递机构将链轮的转矩传递给飞轮时承受力传递机构所施加的力；

电子控制单元，基于所述支撑机构所受到的力和/或力的变化，控制所述助力电机的运行而输出电动力。

本发明的第二方面还提出一种电动助力车，包括一车架、一根据驾驶者施加到踏板的脚踏力而驱动旋转的链轮以及一用于驱动车轮的飞轮，还包括：

挂设于链轮和飞轮之间的环状的力传递机构，该力传递机构可循环转动构成一力传递通路；

在所述力传递通路上设置的用于支撑所述力传递机构的支撑机构，该支撑机构在力传递机构将链轮的转矩传递给飞轮时承受力传递机构所施加的力；

用于提供辅助脚踏力的电动力的助力电机，响应于所述力传递机构所受到的力和/或力的变化输出电动力。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是说明根据本发明某些实施例的电动助力自行车的结构示意图。

图2是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的示意图，其中踏板处于无压力状态。

图3是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的示意图，其中踏板处于有压力状态。

图4a是说明根据本发明某些实施例的检测机构中恢复机构的形变量与脚踏力的关系示意图。

图4b是说明根据本发明某些实施例的检测机构中恢复机构的形变量与助力电机输出电动力的关系示意图。

图5是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的作业流程示意图。

图6是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图7是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图8是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图9是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图10是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的示意图，其中踏板处于有压力状态，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图11是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图。

图12是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图。

图13是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图14是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，其中踏板处于有压力状态，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

图15是说明根据本发明某些实施例微型测力传感器的一个示例性示意图。

图16是图15所示的微型测力传感器的侧视图，其中传输线仅表示出一部分。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

对于本发明的电动助力车的实施方式的一些示例，参照附图进行说明。图1是具备本发明的特征结构的电动辅助力控制与输出机构的电动助力车的示意图，利用该电动辅助力控制与输出机构可以以有利的方式检测驾驶者施加到踏板上的力(踩踏力)的变化输出电信号，用于提供电动辅助力的装置诸如电动机响应于输出的体现力或者力的变化的电信号而提供电动辅助力，以辅助电动助力车的运行。

图1中，示例性地以两轮的电动助力自行车作为示例进行说明。

如图1所示，根据本发明的实施例，电动助力自行车100包括一车架101，示例性地，车架101具备由金属、碳纤维或者合金等材料制成的位于车体前方的头管101a、沿着该头管101向后方和向下方延伸的第一主架101b、从下架101b的后端向上方立起的座管101c、位于第一主架101b上方和座管101c上方之间的第二主架101d、从下架101b的后端向后方延伸的后叉101e、位于后叉101e的后端与第二主架101d后方的辅助架101f。

座管101c上方安装有一高度可调节的坐垫101h。

头管101a连接有一向下方延伸的可自由旋转的前叉101g，在该前叉的下方用轴(前轮转轴)支撑着可自由运动的前轮FW(Front Wheel)。

后叉101e的后端用轴(后轮转轴)支撑着后轮BW(Back Wheel)。

头管101a上连接有一车把手102，可变换前轮FW的方向。

结合图1，电动助力自行车100还包括一曲柄轴103、曲柄104、踏板105链轮106、飞轮107和力传递机构108。飞轮107套设在后轮BW侧的轴上。

链轮106以与曲柄轴103一体旋转的方式安装在车架上，作为人力驱动力(脚踏力)输出轮体，也称之为曲柄轮。曲柄轴103设置为贯穿整个链轮106并在车体101的宽度方向延伸，在曲柄轴103的两侧分别连接有具有所述踏板105的曲柄104。驾驶者通过踩踏踏板105使曲柄104旋转，向曲柄轴103提供旋转扭矩(即动力)。

链轮106因为提供到曲柄轴103的旋转扭矩而旋转。链轮106的旋转经由力传递机构108传递到后轮BW侧的飞轮107，而使得后轮BW旋转。力传递机构108，诸如皮带或者链条等，构造成环状，挂设于链轮106和飞轮107之间。该力传递机构108在链轮106和飞轮107之间可循环转动构成一力传递通路。当驾驶者踩踏踏板105使得链轮106因为提供到曲柄轴的旋转扭矩而旋转时，通过前述力传递机构108将链轮106的转矩传递给飞轮107。

以下的描述中，将以链条作为力传递机构108为例进行说明。

结合图1、图2所示，所述电动助力自行车100还包括一支撑机构110，设置在所述力传递通路上用于支撑链条108。该支撑机构110在链条108将链轮106的转矩传递给飞轮107时承受链条108向支撑机构110所施加的力。

在一些例子中，支撑机构110构造为一具有滑轮的支撑机构，链条108支撑在滑轮的圆周面的槽内，如此利于链条108的循环转动，减小其磨损。

在另一些例子中，这样的支撑机构110可以构造为一具有U形支撑槽的支撑机构，链条108支撑在支撑槽内。

在另一些例子中，这样的支撑机构110可以构造为一具有通过孔的支撑机构，链条108支撑在所述通过孔内。

在另一些例子中，支撑机构110还可以构造为一具有齿轮的支撑机构，链条108与齿轮的圆周面的齿啮合。

结合图1、2、3所示，电动助力自行车100还包括一检测机构114，用于检测前述链条108施加到所述支撑机构110上的力和/或力的变化，输出电信号。

如图2、3所示，当踏板105受到驾驶者的踩踏驱动链轮106旋转时，链条108受到张力而张紧，并施加力到支撑机构110(如滑轮)上使得支撑机构110向下方向运动或者具有向下方运动的趋势，连接在支撑机构110和检测机构114之间的一连杆112发生旋转，检测机构114内设置的诸如角度传感器的感应装置检测到该连杆112的旋转角度而输出电信号，如此检测到力及其变化(例如当驾驶者连续地施加力并变化时)。

作为可选的例子，如图2、3，检测机构114安装在后叉101e上。

在另外的例子中，检测机构114还可以以有利于安装的方式设置在车架101的其他位置。

电动助力自行车100还包括一恢复机构，尤其是弹性恢复机构，具有使得所述支撑机构110和/或连杆112恢复到初始状态的趋势，也即，使支撑机构110和/或连杆112具有恢复到当链条108没有受到来自驾驶者所施加的脚踏力时的初始状态的趋势。

在一些例子中，检测机构114内设置至少一个前述的恢复机构，尤其是弹性恢复机构，这些一个或多个恢复机构具有使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的趋势。

检测机构114内设置的弹性恢复机构，诸如扭转弹簧等，与所述连杆112大致同轴地安装，并在所述连杆112旋转时进行蓄力，以提供使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的恢复力。

在一些例子中，前述恢复机构采用一个扭转弹簧实现，在另一些例子中，恢复机构采用至少两个扭转弹簧实现，其并排地设置并与所述连杆112大致同轴地安装，可大致同轴地旋转运动。

在另外的例子中，前述恢复机构还可以采用其他弹性恢复机构来实现，诸如簧片等。

在另外的例子中，前述恢复机构尤其是弹性恢复机构还可以设置在车架101的适当位置，以提供使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的恢复力。

在前述例子中，检测机构114采用诸如基于角度传感器等传感装置，通过检测支撑机构114受力后的位置变化所引起的连杆112的旋转角度变化来检测支撑机构110的受到链条108所施加的力的情况，从而得知驾驶者所施加的脚踏力和/或脚踏力的变化。

支撑机构110发生位置变化的直接来源是分布在该支撑机构110两侧的成一定角度的链条108的张力的合力，该链条108的张力来源于驾驶者对于踏板105的操作而经由(如图1所示)曲柄轴103以及链轮106传递到链条106上。

在一些方案中，结合图2、3所示，链轮106与链条108的切点、飞轮107与链条108的切点，以及支撑机构110与链条108的承力点，在所述链条108循环转动将链轮106的转矩传递给飞轮107过程中的至少一个状态下，前述两个切点及承力点形成大致三角关系。

结合图1、2、3所示，连杆112或者连杆112的延长方向与所述后叉101e所在的平面成一定角度a，则角度a大致在0°～180°，即：0°＜a＜180°。结合图1所示，如此，确保所述链条108受力后施加到所述支撑机构110上时，由支撑机构110的位置变化而引起连杆112的变化可被检测机构114检测到，从而得知驾驶者所施加的力或力的变化。

在一些实施例中，前述的检测机构114中还可以包括变向和/或变速装置，用于改变连杆112的运动状态，例如运动方向/运动速度的改变。变向装置，例如从旋转运动变成直线运动(应用于诸如图1-图10的例子中)或者从直线运动变成旋转运动的装置(将在图11-14的例子中说明)，变速装置例如定轴齿轮变速装置、行星齿轮变速装置，以使连杆112的运动发生变化，如运动方向/速度的变化，从而适于针对不同的传感器对于旋转角度/位移的敏感度和要求，以更加有利的方式获得链条108在受力后施加到支撑机构110上的力/力的变化。

在另一些实施例中，前述的检测机构114可以采用一些可以直接测量链条108的张力的传感器，而不需要通过检测前述的连杆112的状态变化来检测到链条108所施加到支撑机构110上而引起的旋转角度变化，而是采用力传感器，直接检测链条施加到支撑机构上的力。在这些例子中，挂载于链轮106与飞轮107之间的链条108可以是处于基本绷紧的状态下，并在驾驶者施加脚踏力到踏板105上时，使得链条108旋转转动并将链条的张力传递到支撑机构110上，此时支撑机构110将仅仅发生微小的位置状态变化或者基本不发生位置变化，而本例所使用的这些力传感器，以在原位测量的方式直接获取链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构110上时支撑机构110的受力情况，因此而得知驾驶者所施加的脚踏力及其变化。

这样的力传感器，在现有公知的技术中，例如微型测力传感器，适于进行原位测压。这样的微型测力传感器的实例，如图15、16所示的例子，其中加载面A1适于承受来自支撑机构110的压力输入，其非加载面A2不可接触，具有可靠的可重复性和可靠性。

结合图1、2、3所示，电动助力自行车100还包括一作为电动力输出机构的助力电机120、提供电能供应的蓄电池122以及作为控制装置的电子控制单元124(也称之为ECU)。

助力电机120、蓄电池122、电子控制单元124可以以有利的方式安装在车架101上的适当位置。

助力电机120，用于输出辅助自行车100运行的电动力。图1所示的例子中，该助力电机120安装在前叉101g的下方，以可选的方式该助力电机120输出的辅助电动力施加到前轮上以实现电动助力运行。

在另外的例子中，助力电机120还可以安装在其他位置，其输出端可以在前轮转轴、后轮转轴、链轮、或者后轮转轴与链轮之间的任一传动装置上，向电动辅助自行车提供辅助的电动力。

蓄电池122，优选是可拆卸式的可充电蓄电池，诸如采用多个锂基质电池或者镍氢电池等组成的可二次充电的蓄电池。

电子控制单元124，作为自行车100的电动辅助力控制与输出机构的核心控制模块，其接收来自前述检测机构114的输出信号，响应于前述检测机构114所检测到的链条施加到支撑机构110上力和或者该力所引起的物理量和/或物理量的变化而控制助力电机120的运行。如图1、2、3所示，电子控制单元124基于这些物理量和/或物理量的变化以及设定的助力比，控制所述助力电机120的运行以提供不同的辅助电动力的输出。

助力电机120，响应于前述检测机构114检测到物理量而输出与该检测到的物理量成一定关系的辅助脚踏力的电动力。这个关系可以是提前设定的，尤其是成正相关的关系。至少在一个阶段，例如驾驶者操作自行车100平稳运行的阶段，前述的设定关系可以是正相关关系。

这些物理量，包括前述的力、旋转角度信息以及下述的多个例子中即将描述的位移。

在一些例子中，正如本公开的内容所描述的，在获取到关于位移、旋转角度信息以后，可根据现有公知的计算方式，例如有关弹力与形变的关系，从而得到力的信息，这样的计算过程例如可通过前述电子控制单元来实现。即根据位移或旋转角度信息即可得到支撑机构110所受到的力的信息，进而感知到驾驶者所施加的脚踏力和/或其变化。

优选地，如图1、2、3所示，电动助力自行车100还包括一操作部126，诸如旋钮、开关等，连接至前述电子控制单元124，可设定不同的助力条件。前述的助力条件，例如表现为多级助力设定，每一级分别对应不同的助力比，例如1:1.5，1:2，1:2.5等等，当然并不以此为限制。也即，当支撑机构110受力而被检测机构114检测到时，在不同的助力条件下，电子控制单元124所控制的助力电机120的输出将不同。

在一些示例中，为了直观的向驾驶者提供设定的助力条件等信息的可视反馈，电动助力自行车100还可以设置一个显示装置(未示出)连接至电子控制单元124，以提供电动助力自行车100的运行参数的可视反馈，例如当前所设定的助力条件、运行速度、电池容量等。

在一些示例中，例如在使用力传感器检测当链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构110上时支撑机构110的受力情况时，电子控制单元124在接收到该力传感器所输出的包含力信息的电信号时，根据力和/或力的变化控制所述助力电机120的运行。即，助力电机120响应于检测机构114所检测到的支撑机构110所受到的力的大小和/或其变化而提供不同的辅助电动力的输出。

在另一些示例中，例如在使用旋转角度传感器检测当链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构110上时支撑机构110的受力情况时，旋转角度传感器通过检测支撑机构110受力后所引起的连杆112的旋转角度的变化而输出电信号，电子控制单元124在接收到该旋转角度传感器所输出的包含旋转角度信息的电信号时，根据旋转角度和/或角度的变化控制所述助力电机120的运行。即，助力电机120响应于检测机构114所检测到的支撑机构110受力后所引起的旋转角度和/或旋转角度的变化而提供不同的辅助电动力的输出。

图4a示例性地表示了检测机构114中前述恢复机构尤其是弹性恢复机构的形变量与脚踏力的关系示意图。图4b示例性地表示了检测机构114中前述恢复机构尤其是弹性恢复机构的形变量与电动力输出的关系示意图。弹性恢复机构的弹力，其具有抵抗链条中承担驱动力传递部分张力的分力的趋势，提供链条张力的合力的反作用力，该弹性恢复机构的弹力与其形变量成正相关。如图4a所示，弹性恢复机构的形变量与通过踏板105施加的脚踏力成正相关，尤其是在驾驶者平稳操作使自行车的过程中。结合图4a所示，由于受阻尼等因素的影响，在脚踏力足够小时，弹性恢复机构不会产生形变量或者仅仅产生极其细微的形变量。在此后在一定范围内，驾驶者持续平稳操作自行车，弹性恢复机构的形变量与脚踏力成正相关关系，脚踏力越大，所产生的形变量也越大，但当脚踏力超过一定值时，例如受弹性恢复机构的限位装置的影响(限位装置一般用于防止弹性恢复机构的过度形变而失效)，此时弹性恢复机构的形变量不再随脚踏力的增大而增大。

正如前述内容所描述的，弹性恢复机构的形变量越大，其弹力越大。弹性恢复机构(尤其是扭转弹性机构)受力后的旋转角度越大，即形变量越大，其弹力越大。在此类弹性恢复机构中，一般还设置有未图示的限位装置，以限定和保护弹性机构的最大形变范围。

如图4a，在脚踏力施加的开始阶段，弹性恢复机构的形变量变化迅速，但在达到一定的大小以后，弹性恢复机构的形变量变化趋于平缓。

结合图4b所示，与前述弹性恢复机构的形变量变化类似的，助力电机120的电动力输出与弹性恢复机构的形变量之间亦呈现出这样的规律，在弹性机构出现形变的开始阶段，助力电机120的输出基本为0或者仅仅维持在一个比较小的输出，以使得自行车在开始运行时的稳定，而不会发生抖动。在此后的一定范围内，电动力的输出与所述形变量成正相关地变化，即随着形变量的增大而增大，并且到弹性恢复机构的形变量达到设定的限定条件时(例如受到限位装置的作用)，电动力的输出保持一个稳定的水平而不再继续增大。

弹性恢复机构的弹力，在检测到如前述的旋转角度后，可通过现有公知的关于扭转弹簧等弹性机构的弹力计算方式而得到，因而获得脚踏力的大小变化。

正如以上内容所描述的以及以下内容即将说明的，结合图4a、图4b，在自行车100运行的至少一个阶段内，尤其是平稳运行的阶段，前述的弹性机构的形变量与脚踏力成正相关关系。

如图4b，在自行车100运行的至少一个阶段内，尤其是平稳运行的阶段，助力电机120的电动力输出与前述弹性恢复机构的形变量成正相关地变化。

当然并非以此为限制，图4a、4b仅仅是表达自行车运行过程中关于脚踏力、弹性恢复机构形变量与电动力输出之间的示例性关系设定说明。在另外的例子中，这样的关系还可按照其他变化关系来设定，并且在在自行车100运行的至少一个阶段内，尤其是平稳运行的阶段，助力电机120的电动力输出与前述弹性恢复机构的形变量成正相关地变化。

结合图1所示，在一些实施例，电子控制单元124还可以被设置成基于弹性恢复机构的形变量而提供电机控制信号，助力电机120响应于弹性恢复机构的形变量而提供辅助脚踏力的电动力输出。尤其是，助力电机120响应于弹性恢复机构的形变量并与其形变量成按照一定关系尤其是正相关关系地提供辅助脚踏力的电动力输出。即，形变量越大，电动力输出越大，形变量越小，电动力输出越小。

弹性恢复机构的形变量，与其旋转角度成正相关尤其是正比例关系变化，可通过旋转角度传感器检测到。

结合图1、2、3所示，驾驶者通过踏板105施加的踩踏力，使得链轮106转动进而向飞轮107传递扭矩，链条108受力而向支撑机构110所施加的力及其变化，直接体现了驾驶者所施加的踩踏力的大小及其变化，通过前述检测机构114检测支撑机构110因受力发生的位移的变化而引起的力、旋转角度、形变量等物理量的变化，可感知到链条108受力而向支撑机构110所施加的力及其变化，从而感知到驾驶者所施加的脚踏力及其变化。

图5所示的作业流程示意图表达了前述描述电动辅助力控制与输出机构的电动力输出过程。本例中，电动辅助力控制与输出机构包括前述的在力传递通路上设置的至少一个用于支撑所述力传递机构的支撑机构110、至少一个用于检测力传递机构随张力而变化的物理量的检测机构114、助力电机120、电子控制单元124。结合图2、3、4以及图5所示，通过踏板105施加的脚踏力传递到链轮驱动链轮106旋转，当链轮106向飞轮107传递扭矩时支撑机构110承受链条108所施加的力而发生位移，检测机构114检测因前述支撑机构110的位移而直接造成的结果，因而感知到链条108受力后施加到支撑机构110上的力的变化，基于这些力的变化，电子控制单元124控制助力电机120输出不同的辅助电动力。

在一些实施例中，电子控制单元124，作为自行车100的电动辅助力控制与输出机构的核心控制模块，其接收来自前述检测机构114的输出信号，响应于前述检测机构114所检测到的物理量的变化而控制助力电机120的运行。如图1、2、3所示，电子控制单元124基于这些物理量的变化以及设定的助力比，控制所述助力电机120的运行以提供不同的辅助电动力的输出。

在另一些实施例中，正如以上内容以及以下内容所描述的，助力电机120响应于检测机构114所检测到的链条施加到所述支撑机构110上的物理量的变化而具有相应关系的扭矩输出，前述相应关系尤其是成正相关关系。也即，助力电机120的输出随着检测机构114所检测到的物理量的增大而增大，随着检测机构114所检测到的物理量的减小而减小，正如以上内容所描述的。

图6-14所示为电动辅助力控制与输出机构的另外一些实施例。

图6是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

在该例子中，检测机构114以及恢复机构尤其是弹性恢复机构安装在与所述后轮转轴上，优选地，检测机构114大致与后轮转轴(及飞轮107)同轴地安装，弹性恢复机构优选地采用扭转弹簧亦采用与后轮转轴(及飞轮107)大致同轴地安装，如此通过连杆112连接的检测机构114与支撑机构110之间，可简化检测机构114的安装，而且利于当链条108施加到支撑机构110上的力发生变化时，检测机构114可方便地检测到前述物理量例如旋转角度的变化。

基于这些变化的物理量，如以上内容所描述的，电子控制单元124控制助力电机120以与这些物理量成设定关，尤其是正相关关系的方式运行，输出不同的辅助脚踏力的电动力。

图7说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

该例子中，检测机构114以及恢复机构尤其是弹性恢复机构安装在述曲柄轴103上，优选地，检测机构114大致与曲柄轴103(及链轮106)同轴地安装，弹性恢复机构优选地采用扭转弹簧亦采用与曲柄轴103(及链轮106)大致同轴地安装，如此通过连杆112连接的检测机构114与支撑机构110之间，可简化检测机构114的安装，而且利于当链条108施加到支撑机构110上的力发生变化时，检测机构114可方便地检测到这些物理量例如旋转角度的变化。

基于这些变化的物理量，如以上内容所描述的，电子控制单元124控制助力电机120以与这些物理量成设定关系，尤其是正相关关系的方式运行，输出不同的辅助脚踏力的电动力。

图8是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部。

本例中，在图2所示实施例的基础上增加了一个紧绷装置，用于紧绷链条108。尤其是当链条108由于驾驶者的踩踏而受力时，利用该紧绷装置吸收链条过长部分，从而防止链条脱落。

紧绷装置的运动与支撑机构110的运动具有联动关系，即紧绷装置在支撑机构110受力发生位置变化时相应地转动，因而二者的形变也具有联动关系，因为链条108的总长度保持不变。

图8所示的例子中，紧绷装置包括一可复位的滑轮机构，链条108穿过该紧绷装置的滑轮，并且该紧绷装置与支撑机构110分别位于车架的后叉101e的上下两侧，即不在同一侧。

紧绷装置与所述支撑机构110具有大致同一方向的运动趋势。

在一些例子中，紧绷装置包括一具有弹性复位机构的安装座132、滑轮130、以及连接在安装座和滑轮之间的第二连杆131。安装座132固定到车架的后叉101e上。链条108穿过所述滑轮130。当驾驶者踩踏踏板105使得链轮106向飞轮107传递扭矩时，链条108受力并且施加到支撑机构110上。如图8所示，此时链条108在后叉101e上部一侧的部分将张紧变短，而在下端一侧的部分将变长，通过紧绷装置的第二连杆131和滑轮的动作，吸收链条过长部分，从而防止链条脱落。

当驾驶者的踩踏力解除后，紧绷装置通过其自身的弹性复位机构使得滑轮130和/或第二连杆131复位。

在另一些例子中，如图9所示，前述检测机构114及相应的使得支撑机构110和/或连杆112复位的恢复机构构成为所述的安装座131，即紧绷装置的连杆131连接在所述使得支撑机构110和/或连杆112复位的恢复机构上，如此，简化紧绷装置的构造及其安装。

紧绷装置的形变与支撑机构的形变具有联动关系，即紧绷装置在支撑机构110受力发生位置变化时相应地转动。

当然，在一些实施例中，正如前述图6和图7所描述的例子中，在图6和图7所描述实例的基础上，进一步包括紧绷装置，用于防止链条108的脱落。

结合图6、图7所示，紧绷装置依然可安装在邻近飞轮107或者链轮106的位置，并且紧绷装置被设置成与支撑机构110分别位于车架的后叉101e的上下两侧，即不在同一侧，如此，当链条108在后叉101e的下部一侧的部分较长时，可吸收链条过长部分，从而防止链条脱落。

应当理解，前述图1-图10所示的多个例子中，检测机构114均构造为具有角度型传感器的检测机构，也即通过检测支撑机构110受力后所导致的连杆112旋转角度的变化而输出电信号，据此得知驾驶者所施加的脚踏力的大小和或其变化。

在另一些实施例中，前述检测机构114还可以构造成具有直线型传感器的检测机构，下面结合图11-图12对这些采用直线型传感器的检测机构及通过其检测输出得知驾驶者所施加的脚踏力的大小和/或其变化，作一些示例性的说明。

由于链条总长度不变，因此紧绷装置的形变与支撑机构的形变具有联动关系，即紧绷装置在支撑机构110受力发生位置变化时相应地转动，因此在一些实施例中，诸如角度传感器、直线型传感器等检测机构也可以安装在紧绷装置上。此种情况下，检测机构感知紧绷装置的形变量，间接的感知支撑机构所受力的大小，从而可以感知驾驶者所施加的脚踏力的大小和或其变化。

图11是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图。

如图11所示，同样地如前述一个或多个实施例所描述的(图1-图10)，驾驶者踩踏踏板105而施加的脚踏力，通过曲柄轴103传递至链轮106，链轮106通过链条108(即力传递机构)向飞轮107传递扭矩。支撑机构110承受链条108受力而向其所施加的力，这个力使得支撑机构110向下方向运动或者具有向下方向运动的趋势。检测机构114，构造为一直线型检测机构，被设置在所述由链条108在链轮106和飞轮107之间旋转所形成的力传递通路上，该直线型检测机构114被设置成用于检测由前述支撑机构110受力后所引起的支撑机构110本身的位移变化或者与支撑机构110连接并联动的连杆112的直线位移变化，输出电信号，从而感知到支撑机构110所受到的力的大小和/或力变化。

如图11所示，直线型检测机构114内同样设置了一个恢复机构115，尤其是弹性恢复机构，如弹簧，被设置成具有使得所述支撑机构110恢复到初始状态的趋势。当踏板105受力，使得链轮106通过链条108向飞轮107传递扭矩时，链条108向所述支撑机构施加的力使得支撑机构110(例如滑轮)向下方发生位移，迫使弹性恢复机构弹簧被压紧，完成蓄力，并在脚踏力解除后，由弹簧提供使得支撑机构110恢复到初始状态的恢复力。

结合图4a、4b所示的示意图，弹性恢复机构的压缩量(即形变量)，在脚踏力施加的开始阶段，其形变量变化迅速，但在达到一定的大小以后，弹性恢复机构的形变量变化趋于平缓。弹性恢复机构的形变量与支撑机构110所受到的力成一定关系地变化尤其例如前述说明的正相关关系，支撑机构所收到的力来源于链条108的施加，并且与驾驶者所施加的踩踏力成正相关关系。

正如以上所描述的，这样通过检测支撑机构110所受到的力的大小和/或力变化，直接反映了驾驶者所施加到踏板105上的踩踏力的大小和/或其变化，因而，该直线型检测机构114的检测结果的输出信号，被传输至电子控制单元124，电子控制单元124据此检测结果的位移或者位移的变化而输出对应的控制信号控制助力电机120的运行，输出不同的电动力。

作为优选的方案，电子控制单元124控制助力电机120以与这些检测到的位移成设定关系尤其是正相关关系的方式运行，输出不同的辅助脚踏力的电动力。结合图4a、4b，在一些例子中，尤其是在自行车100平稳运行的阶段，检测到的位移越大，表明支撑机构110所受到的来自于链条108的力越大，来自驾驶者所施加的脚踏力越大，助力电机120响应于该位移而输出越大的电动力。

作为可选的方案，电子控制单元124控制助力电机120以与这些支撑机构110的位移量或者支撑机构110所引起的位移量成设定关系尤其是正相关关系的方式运行，输出不同的辅助脚踏力的电动力。位移量越大越大，即支撑机构110所受到的来自于链条108所产生的位移量或者所引起的位移量越大，助力电机120响应于该位移量而输出越大的电动力。

同样的，结合图4所示，由于驾驶者通过踏板105所施加的脚踏力——链条108的张力——支撑机构110——支撑机构的位移量或者连杆131——弹性恢复机构的形变量，这些物理量及其变化量成正相关关系，因而在一些例子中，电子控制单元124基于弹性恢复机构的形变量而控制助力电机120输出辅助脚踏力的电动力，尤其是控制助力电机与形变量成正相关关系地提供电动力输出。尤其优选的是，还基于设定的助力关系控制助力电机输出电动力。

图12是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图。

与前述图8类似的，图12所示的方案中，在图11所示的基础上增加了一个紧绷装置，用于紧绷链条108。尤其是，当链条108由于驾驶者的踩踏而受力时，利用该紧绷装置吸收链条过长部分，从而防止链条脱落。

图12所示的例子中，紧绷装置包括一可复位的滑轮机构，链条108穿过该紧绷装置的滑轮，并且该紧绷装置与支撑机构110分别位于车架的后叉101e的上下两侧，即不在同一侧。

如图12所示，该例子的紧绷装置包括一安装座、滑轮130以及连接在安装座和滑轮130之间的第二连杆131。紧绷装置的安装座与所述飞轮107大致同轴的安装，并且紧绷装置被设置成与支撑机构110分别位于车架的后叉101e的上下两侧，即不在同一侧，如此，当链条108在后叉101e的下部一侧的部分较长时，可吸收链条过长部分，从而防止链条脱落。如此，简化紧绷装置的构造及其安装。

当然，在另一些例子中，紧绷装置还可安装在邻近链轮106的位置，例如大致与链轮106同轴地安装。

在另一些例子中，紧绷装置还可以是与所述连杆112成同一直线方向的设置，以保证支撑机构110受力后紧绷装置直接与其联动，紧绷装置的运动与支撑机构110的运动具有联动关系，紧绷装置的直线位移与支撑机构110的直线位移具有联动关系。因此，通过检测紧绷装置的位置即可获知支撑机构110在链条108传递扭矩时所受到力的大小和/或力的变化。

如前述内容所描述的，电子控制单元124还可以被设置成按照紧绷装置的位移或形变而控制助力电机120输出电动力。尤其是，基于紧绷装置的位移或形变控制助力电机120以与其成设定关系，尤其是正相关关系地提供电动力输出。

图13是说明根据本发明某些实施例的电动辅助力控制与输出机构的另一个实例的示意图，图中未示出助力电机、蓄电池、ECU、操作部，图14是在图13所示机构的基础上，当踏板处于压力状态下的示意图。

结合图13、14所示，紧绷机构与所述支撑机构110设置在同一条直线上(位于后叉的不同侧)，并且二者之间通过检测机构114相连接，以使得紧绷机构与所述支撑机构110联动，当支撑机构110受到来自链条108的力而发生向下的位移时，将通过直线型检测机构直接致动所述紧绷机构，使得紧绷机构与其联动，并且结合图13、14所示，紧绷机构与所述支撑机构110具有大致同一方向的运动趋势。

同时，当脚踏力解除时，支撑机构110受到恢复机构的力而向上运动以恢复到初始状态，紧绷机构亦恢复到其初始状态，二者的运动趋势亦相同。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种电动助力车，包括一车架、一根据驾驶者施加到踏板的脚踏力而驱动旋转的链轮、一用于驱动车轮的飞轮以及一用于提供辅助脚踏力的电动力的助力电机，其特征在于，还包括：

挂设于链轮和飞轮之间的环状的力传递机构，该力传递机构可循环转动构成一力传递通路；

在所述力传递通路上设置的用于支撑所述力传递机构的支撑机构，该支撑机构在力传递机构将链轮的转矩传递给飞轮时承受力传递机构所施加的力；

电子控制单元，基于所述支撑机构所受到的力和/或力的变化，控制所述助力电机的运行而输出电动力。

2.根据权利要求1所述的电动助力车，其特征在于，还包括：恢复机构，设置检测机构内或者车架上，用于提供使所述支撑机构在脚踏力解除时恢复到初始状态的恢复力。

3.根据权利要求2所述的电动助力车，其特征在于，所述恢复机构构造为弹性恢复机构。

4.根据权利要求1所述的电动助力车，其特征在于，所述电子控制单元根据所述支撑机构所受到的力和/或力的变化，并控制使得助力电机与所述力和/或力的变化量成设定关系地提供电动力输出。

5.根据权利要求4所述的电动助力车，其特征在于，所述设定关系尤其是指正相关关系。

6.根据权利要求1所述的电动助力车，其特征在于，所述电动助力车还包括一紧绷装置，用于紧绷力传递机构，该紧绷装置被设置成在所述支撑机构受力发生位置变化时相应地转动，保持力传递机构的紧绷状态。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电动助力车，其特征在于，所

述电动助力车构造为一电动助力自行车。

8.一种电动助力车，包括一车架、一根据驾驶者施加到踏板的脚踏力而驱动旋转的链轮以及一用于驱动车轮的飞轮，其特征在于，还包括：

挂设于链轮和飞轮之间的环状的力传递机构，该力传递机构可循环转动构成一力传递通路；

在所述力传递通路上设置的用于支撑所述力传递机构的支撑机构，该支撑机构在力传递机构将链轮的转矩传递给飞轮时承受力传递机构所施加的力；

用于提供辅助脚踏力的电动力的助力电机，响应于所述力传递机构所受到的力和/或力的变化输出电动力。

9.根据权利要求8所述的电动助力车，其特征在于，所述助力电机被设置成响应于所述支撑机构所受到的力和/或力的变化并与力和/或力的变化量成设定关系地提供电动力输出。

10.根据权利要求9所述的电动助力车，其特征在于，前述设定关关系尤其是指相关关系。